CN116723181A - 一种基于mqtt文件同步技术的配网终端的通信方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法及其系统，该方法包括将多个从机与主机建立MQTT通信；从机不断扫描新增文件目录，当从机检测到有新增文件时，判断新增文件的格式是否符合传输要求，如是，则发送文件请求发送命令；判断是否收到请求发送确认命令，如是，则进入文件发送状态，从机在每发送一帧报文后，等待主机发送编号报文确认帧，在从机收到编号报文确认帧后，若该确认帧编号正确，且文件发送未完成，则继续发送下一帧报文；当文件传输数据发送到最后一帧，则发送文件结束请求命令；进入文件结束请求流程，完成文件传输。本发明基于MQTT协议的文件同步技术，能够实现终端到终端之间文件稳定、快速的传输。
Description
技术领域
本发明涉及配电网自动化技术领域，具体涉及一种基于MQTT文件同步技术的配网终端以及应用该终端的通信方法。
背景技术
国家能源局提出实现配电网自动化覆盖率高达95％以上，基于这一目标，近年来我国配电网建设、配电自动化覆盖率已经得到显著提升。随着配网的快速发展，配电自动化主站接入配网终端设备越来越多，同时配网设备入网规范也越来越明晰，其中入网规范明确要求配网设备文件的及时性。
在现场应用中，和主站通讯的设备只有综合通讯单元，保护测控单元负责将所有的数据及文件同步到综合通讯单元中。普通类型的传输数据，如遥信、遥测、遥控、定值、较时、SOE，由于其数据量很小，占用资源少，所以很容易达到快速传输的目的，而对于文件的传输，由于嵌入式硬件设备资源有限、传输过程中信道占用时间长、文件丢包等因素使得文件传输不能在很短的时间内同步到综合通讯单元中，不利于主站及时分析故障原因和作出判断。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明针对上述文件传输同步时间长的问题，提供一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法及其系统，该方法和系统基于MQTT协议的文件同步技术，能够实现终端到终端之间文件稳定、快速的传输。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，包括以下步骤：
将综合通讯单元和保护测控单元分为主机和从机，将多个从机与主机建立MQTT通信；从机不断扫描新增文件目录，当从机检测到有新增文件时，判断新增文件的格式是否符合传输要求，如是，则发送文件请求发送命令；判断是否收到请求发送确认命令，如是，则进入文件发送状态，从机在每发送一帧报文后，等待主机发送编号报文确认帧，在从机收到编号报文确认帧后，若该确认帧编号正确，且文件发送未完成，则继续发送下一帧报文；若编号确认帧超时，则重发上一帧报文，若接收到传输错误命令，则进入传输错误状态，当文件传输数据发送到最后一帧，则发送文件结束请求命令；进入文件结束请求流程，完成文件结束请求报文的打包和发送，在文件结束请求报文发送成功后，进入等待请求结束回复状态，完成文件传输。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，在发送文件请求发送命令时，主机实时查看接收命令列表，判断是否接收到文件请求发送命令，如是，则进入接收文件序号命令状态，在每接收一包文件序号，回复一帧编号报文确认帧；判断是否收到文件结束请求命令，如是，则发送文件结束确认帧。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，所述判断新增文件的格式是否符合传输要求的条件包括：对新增文件的名称进行判断，若在目录中新增的文件名称为预设的文件格式，则将该文件列入传输列表中。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，所述预设的文件格式为.cfg和.dat文件格式，其中，.cfg和.dat为1组录波文件。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，当确定新增文件的格式符合传输要求后，将该文件名称进行解析，以及将文件中的数据进行解析，其中，文件名称在进行传输时为第1包数据，其序号是1，文件中的数据进行传输时，第1包对应的序号是1+1，第2包对应的数据是1+2，直到数据传输完成。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，当进入文件发送状态时，从机首先发送第1包的数据为文件名称，若主机不回复第1包数据的确认帧，从机就不发送第2包数据，若在预定时间内没有收到主机的确认帧，就重新发送该包数据；
若从机收到主机发的第1包数据的确认帧，则从机发送第2包数据，接着等待主机第2包数据的确认帧，若没有收到第2包数据的确认帧，则超时重发，若收到就发送第3包数据，依次发送直至数据传输完成。
一种基于MQTT文件同步技术的配网终端，包括：
主机、从机，所述从机包括带有MQTT转换模块的网口模块，所述主机包括MQTT处理模块以及通信模块，所述MQTT处理模块通过MQTT总线与所述网口模块实现MQTT报文传输，所述通信模块通过MQTT总线与所述MQTT处理模块的实现MQTT报文传输；所述MQTT处理模块可通过MQTT协议将MQTT报文发送至云平台，所述MQTT处理模块可通过MQTT协议接收所述云平台的MQTT报文，所述通信模块可将所述MQTT报文组织为合适的报文形式发送至主站，所述通信模块可接收主站的报文。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端，所述MQTT转换模块包括MQTT协议模块和MQTT解析模块，所述网口模块包括网口接收模块、解析模块以及MQTT发送模块，所述网口接收模块用于接收所述从机的报文，所述解析模块用于解析所述从机接收的报文，所述MQTT协议模块将解析的报文转换成MQTT报文，所述MQTT发送模块将转换后的MQTT报文通过MQTT总线发送至MQTT处理模块。
根据本发明提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端，所述MQTT处理模块包括MQTT分析模块和MQTT转发模块，所述MQTT分析模块接收来自MQTT总线或云平台的MQTT报文并通过所述MQTT转发模块向所述MQTT总线或云平台发送MQTT报文。
由此可见，相比现有技术，本发明为了更加快速地传输文件，以及满足配电主站及时召文件的要求，基于MQTT协议进行文件传输，在现场应用中将综合通讯单元和保护测控单元分为主机、以及从机模式，从机需要将所有新增的，满足格式要求的文件同步到主机中，主机可以收集所有从机的文件与主站进行交互。本发明可以兼容目前已有的MQTT协议，确保支持标准MQTT协议的设备也可正常接入，每个从机与主机之间均MQTT连接作为同步请求的通道，进而使得主机通过转发透传实现从机之间的同步通讯。
另外，该基于MQTT文件同步技术的配网终端，通过该终端系统内部包含的网口模块、MQTT处理模块、通信模块可以完成串口设备各种规约类型的接入，将从机的modbus规约报文转换为物联网下通用的MQTT协议格式转发给云平台或者主站，可以完成信息的采集和上送。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法实施例的流程图。
图2是本发明一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法实施例中关于从机的流程图。
图3是本发明一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法实施例中关于主机的流程图。
图4是本发明一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1至图3，本实施例提供的一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，包括以下步骤：
步骤S1，将综合通讯单元和保护测控单元分为主机和从机，将多个从机与主机建立MQTT通信；
步骤S2，从机不断扫描新增文件目录，当从机检测到有新增文件时，判断新增文件的格式是否符合传输要求，如是，则发送文件请求发送命令；
步骤S3，判断是否收到请求发送确认命令，如是，则进入文件发送状态，从机在每发送一帧报文后，等待主机发送编号报文确认帧，在从机收到编号报文确认帧后，若该确认帧编号正确，且文件发送未完成，则继续发送下一帧报文；
步骤S4，若编号确认帧超时，则重发上一帧报文，若接收到传输错误命令，则进入传输错误状态，当文件传输数据发送到最后一帧，则发送文件结束请求命令；
步骤S5，进入文件结束请求流程，完成文件结束请求报文的打包和发送，在文件结束请求报文发送成功后，进入等待请求结束回复状态，完成文件传输。
在本实施例中，在发送文件请求发送命令时，主机实时查看接收命令列表，判断是否接收到文件请求发送命令，如是，则进入接收文件序号命令状态，在每接收一包文件序号，回复一帧编号报文确认帧；判断是否收到文件结束请求命令，如是，则发送文件结束确认帧。
在本实施例中，判断新增文件的格式是否符合传输要求的条件包括：对新增文件的名称进行判断，若在目录中新增的文件名称为预设的文件格式，则将该文件列入传输列表中。
其中，预设的文件格式为.cfg和.dat文件格式，其中，.cfg和.dat为1组录波文件。
在本实施例中，当确定新增文件的格式符合传输要求后，将该文件名称进行解析，以及将文件中的数据进行解析，其中，文件名称在进行传输时为第1包数据，其序号是1，文件中的数据进行传输时，第1包对应的序号是1+1，第2包对应的数据是1+2，直到数据传输完成。
当进入文件发送状态时，从机首先发送第1包的数据为文件名称，若主机不回复第1包数据的确认帧，从机就不发送第2包数据，若在预定时间内没有收到主机的确认帧，就重新发送该包数据；若从机收到主机发的第1包数据的确认帧，则从机发送第2包数据，接着等待主机第2包数据的确认帧，若没有收到第2包数据的确认帧，则超时重发，若收到就发送第3包数据，依次发送直至数据传输完成。
在实际应用中，当从机检测到有新增文件时，对文件格式进行判断，如果该文件是要传输的文件，对该文件进行拆分和编号，并发送文件请求命令，该命令发送完后，等待文件发送确认命令。
若接收到文件发送确认命令，对文件的编号进行传输，若收到主机文件发送拒绝命令，则进入定时发送文件请求命令，若收不到主机发送的文件请求命令，同样进入定时发送文件请求命令。
当进入到文件发送状态时，从机每发送一帧报文，等待主机发送编号报文确认帧，从机收到编号确认帧后，若确认帧编号正确，且文件发送未完成，则继续发送下一帧报文。若编号确认帧超时，则重发上一帧报文，若接收到传输错误命令，则进入传输错误状态，当文件传输数据发送到最后一帧，则发送文件结束请求命令。
进入到文件结束请求流程时，主要完成文件结束请求报文的打包和发送，报文发送成功后，自动跳入等待请求结束回复状态。
进入到等待结束流程时，若接收到正确的结束回复，进入文件传输成功状态，若接收回复确认超时，也默认进入文件传输成功状态。
在文件格式进行判断，对文件名称进行判断，如果目录中新增的文件是.cfg和.dat文件格式，就将此文件列入传输列表中。(故障录波文件，.cfg和.dat为1组录波文件)。
在对文件进行拆分和编号时，将文件名进行解析，将文件中的数据进行解析。文件名在进行传输时，是第1包数据，序号是1，数据进行传输时，第一包对应的序号是1+1，第2包对应的数据是1+2，直到数据传输完成，其中，每一包最大可传输600个字节。
从机先发送第1包数据为文件名称，如果主机不回复第一包数据的确认帧，从机就不发送第二包数据，若在3s内没有收到主机的确认帧，就重新发送此包数据(主机发送确认帧就相当于告诉从机主机已经收到第1包数据了)。
如果从机收到主机发的第1包数据的确认帧，从机就发送第1包数据，接着等待主机第2包数据的确认帧，如果收不到，就超时重发，如果收到就发送第三包数据，按照这个逻辑依次发送直到发送完成。
一种基于MQTT文件同步技术的配网终端实施例
一种基于MQTT文件同步技术的配网终端，包括：
如图4所示，主机3、从机1，从机1包括带有MQTT转换模块10的网口模块20，主机3包括MQTT处理模块30以及通信模块33，MQTT处理模块30通过MQTT总线与网口模块20实现MQTT报文传输，通信模块33通过MQTT总线与MQTT处理模块30的实现MQTT报文传输。
MQTT处理模块30可通过MQTT协议将MQTT报文发送至云平台4，MQTT处理模块30可通过MQTT协议接收云平台4的MQTT报文，通信模块33可将MQTT报文组织为合适的报文形式发送至主站5，通信模块33可接收主站5的报文。
MQTT转换模块10包括MQTT协议模块11和MQTT解析模块12，网口模块20包括网口接收模块21、解析模块22以及MQTT发送模块23，网口接收模块21用于接收从机1的报文，解析模块22用于解析从机1接收的报文，MQTT协议模块11将解析的报文转换成MQTT报文，MQTT发送模块23将转换后的MQTT报文通过MQTT总线发送至MQTT处理模块30。
MQTT处理模块30包括MQTT分析模块32和MQTT转发模块31，MQTT分析模块32接收来自MQTT总线或云平台4的MQTT报文并通过MQTT转发模块31向MQTT总线或云平台4发送MQTT报文。
进一步的，为了能够对MQTT格式报文进行备份保存，MQTT处理模块30将解析的数据发送到专用的database模块，database模块用于接收MQTT分析模块32的MQTT报文解析数据并储存。
进一步的，通信模块33还包括接收模块、解析模块22和MQTT组织发送模块，接收模块接收主站5发送的报文，解析模块22将接收模块接收的报文解析，MQTT组织发送模块将解析的报文组织成MQTT报文并通过MQTT总线发送给MQTT处理模块30/网口模块20。
进一步的，还包括内存储存模块，用于储存备份MQTT接收解析模块22解析的MQTT报文和解析模块22解析的报文，可以对解析的报文和MQTT报文进行同步储存。
由此可见，相比现有技术，本发明为了更加快速地传输文件，以及满足配电主站5及时召文件的要求，基于MQTT协议进行文件传输，在现场应用中将综合通讯单元和保护测控单元分为主机3、以及从机1模式，从机1需要将所有新增的，满足格式要求的文件同步到主机3中，主机3可以收集所有从机1的文件与主站5进行交互。本发明可以兼容目前已有的MQTT协议，确保支持标准MQTT协议的设备也可正常接入，每个从机1与主机3之间均MQTT连接作为同步请求的通道，进而使得主机3通过转发透传实现从机1之间的同步通讯。
另外，该基于MQTT文件同步技术的配网终端，通过该终端系统内部包含的网口模块20、MQTT处理模块30、通信模块33可以完成串口设备各种规约类型的接入，将从机1的modbus规约报文转换为物联网下通用的MQTT协议格式转发给云平台4或者主站5，可以完成信息的采集和上送。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于MQTT文件同步技术的配网终端的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
将综合通讯单元和保护测控单元分为主机和从机，将多个从机与主机建立MQTT通信；
从机不断扫描新增文件目录，当从机检测到有新增文件时，判断新增文件的格式是否符合传输要求，如是，则发送文件请求发送命令；
判断是否收到请求发送确认命令，如是，则进入文件发送状态，从机在每发送一帧报文后，等待主机发送编号报文确认帧，在从机收到编号报文确认帧后，若该确认帧编号正确，且文件发送未完成，则继续发送下一帧报文；
若编号确认帧超时，则重发上一帧报文，若接收到传输错误命令，则进入传输错误状态，当文件传输数据发送到最后一帧，则发送文件结束请求命令；
进入文件结束请求流程，完成文件结束请求报文的打包和发送，在文件结束请求报文发送成功后，进入等待请求结束回复状态，完成文件传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在发送文件请求发送命令时，主机实时查看接收命令列表，判断是否接收到文件请求发送命令，如是，则进入接收文件序号命令状态，在每接收一包文件序号，回复一帧编号报文确认帧；
判断是否收到文件结束请求命令，如是，则发送文件结束确认帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述判断新增文件的格式是否符合传输要求的条件包括：对新增文件的名称进行判断，若在目录中新增的文件名称为预设的文件格式，则将该文件列入传输列表中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述预设的文件格式为.cfg和.dat文件格式，其中，.cfg和.dat为1组录波文件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
当确定新增文件的格式符合传输要求后，将该文件名称进行解析，以及将文件中的数据进行解析，其中，文件名称在进行传输时为第1包数据，其序号是1，文件中的数据进行传输时，第1包对应的序号是1+1，第2包对应的数据是1+2，直到数据传输完成。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于：
当进入文件发送状态时，从机首先发送第1包的数据为文件名称，若主机不回复第1包数据的确认帧，从机就不发送第2包数据，若在预定时间内没有收到主机的确认帧，就重新发送该包数据；
若从机收到主机发的第1包数据的确认帧，则从机发送第2包数据，接着等待主机第2包数据的确认帧，若没有收到第2包数据的确认帧，则超时重发，若收到就发送第3包数据，依次发送直至数据传输完成。
7.一种基于MQTT文件同步技术的配网终端，其特征在于，包括：
主机、从机，所述从机包括带有MQTT转换模块的网口模块，所述主机包括MQTT处理模块以及通信模块，所述MQTT处理模块通过MQTT总线与所述网口模块实现MQTT报文传输，所述通信模块通过MQTT总线与所述MQTT处理模块的实现MQTT报文传输；
所述MQTT处理模块可通过MQTT协议将MQTT报文发送至云平台，所述MQTT处理模块可通过MQTT协议接收所述云平台的MQTT报文，所述通信模块可将所述MQTT报文组织为合适的报文形式发送至主站，所述通信模块可接收主站的报文。
8.根据权利要求7所述的配网终端，其特征在于：
所述MQTT转换模块包括MQTT协议模块和MQTT解析模块，所述网口模块包括网口接收模块、解析模块以及MQTT发送模块，所述网口接收模块用于接收所述从机的报文，所述解析模块用于解析所述从机接收的报文，所述MQTT协议模块将解析的报文转换成MQTT报文，所述MQTT发送模块将转换后的MQTT报文通过MQTT总线发送至MQTT处理模块。
9.根据权利要求8所述的配网终端，其特征在于：
所述MQTT处理模块包括MQTT分析模块和MQTT转发模块，所述MQTT分析模块接收来自MQTT总线或云平台的MQTT报文并通过所述MQTT转发模块向所述MQTT总线或云平台发送MQTT报文。
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